1.2 Способи буріння свердловин

Способи буріння можна класифікувати за характером дії на гірські породи : механічне, термічне, фізико-хімічне і т. д. Широко застосовуються тільки ті способи, які пов’язані з механічною дією на гірські породи; інші не вийшли зі стадії експериментальної розробки.

Механічне буріння здійснюється ударним, обертовим, і ударно-обертовим способами (останній спосіб має досить обмежене застосування). Ударне буріння широко розповсюджене при геологорозвідувальних роботах на воду, при інженерно-геологічних пошуках і деяких інших робіт.

Ударне буріння. Принципова схема ударно-канатного механічного буріння показано на рис. 2. 1. Буровий снаряд, який складається із долота 1, ударної штанги 2, розсувної штанги 3 і канатного замка 4, опускається у свердловину на канаті 5, який перекинутий через головний ролик 7 і амортизатор 8 мачти 9, обгинає стягуючий 10 і направляючий 12 ролики балансуючої рами 11. При заторможеному барабані інструментальної лебідки 13, на якому закріплений кінець канату, шатунно-кривошипним пристроєм 14,15 балансуюча рама приводиться в хитаючий рух відносно осі направляючого ролика 12. Відтяжний ролик балансуючої рами, опускаючись, натягує канат і піднімає снаряд над вибоєм. Піднімаючись вгору, ролик 10 звільняє канат, і снаряд під власною вагою падає на вибій, руйнуючи долотом породу. Для рівномірної обробки вибою і надання свердловині циліндричної форми необхідно після кожного удару снаряд повертають на деякий кут. По мірі руйнування породи канат поступово розмотують з барабану лебідки, здійснюючи подачу долота вслід за вибоєм який просувається.

В процесі довбання на вибої свердловини повинна бути вода, в якій частинки зруйнованої породи знаходяться в зваженому стані. При досягненні певної величини щільності шламу довбання породи зупиняють, снаряд витягають на поверхню інструментальною лебідкою і виконують чистку свердловини. Ця операція виконується желонкою 17, яку опускають у свердловину на желоночному канаті 6 з барабану желоночної лебідки 16.

Ударно-канатне механічне буріння застосовується при розвідці розсипних родовищ і краплених руд кольорових металів; розвідці і експлуатації підземних вод; інженерно-геологічних дослідженнях; відкритої розробки корисних викопних для проходки вибухових свердловин; проходки свердловин для водо-поглинання, вентиляції гірничих виробіток, спуску в них кріплячого і закладного матеріалу, прокладання кабелів і трубопроводів.

Ударно-канатним способом бурять свердловини глибиною до 400-500м. початковим діаметром 500-900мм і кінцевим 150мм.

Обертове буріння. При бурінні нафтових і газових свердловин винятково застосовують обертовий спосіб буріння. При цьому способі свердловина ніби висвердлюється безперервно долотом яке обертається. Розбурені частинки порід в процесі буріння виносяться на поверхню безперервно циркулюючим струменем бурового розчину, або нагнітанням в свердловину повітря або газу. В залежності від місцезнаходження двигуна обертове буріння поділяють на:

роторне – двигун знаходиться на поверхні і приводить долото в обертання на вибої з допомогою колони бурильних труб; і буріння з вибійними двигунами (гідравлічним або за допомогою електробура) –двигун перенесений до вибою свердловини і кріпиться над долотом.

Процес буріння скаладається із наступних операцій: спуско-підйомних робіт (спуск бурильних труб з долотом в свердловину до вибою і підйом бурильних труб з відпрацьованим долотом із вибою) і роботи долота на вибої (руйнування породи долотом). Ці операції періодично призупиняються для спуску обсадних труб в свердловину, для того щоб захистити стінки свердловини від обвалів і зберегти нафтові (газові) і водяні горизонти.

Одночасно в процесі буріння свердловин виконується ряд допоміжних робіт: відбір керна, приготування промивальної рідини (розчину), каротаж, замір кривизни, освоєння свердловини з метою виклику потоку нафти (газу) в свердловину і т. п.

У випадку аварії або ускладнення ( поломка бурильних труб, прихоплення інструменту і т. д.) виникає необхідність в додаткових (аварійних) роботах. Схема бурової для здійснення обертового способу буріння показана на рис. 3.

Сама верхня труба в колоні бурильних труб не кругла, а квадратною (вона може бути також шестигранною або жолобковою). Вона називається ведучою бурильною трубою. Ведуча труба проходить через отвір круглого столу – ротора і при бурінні свердловини по мірі заглиблення вибою опускається вниз.

Рисунок 3. Схема бурової установки для глибокого обертового буріння:

1 - долото; 2 - гідравлічний вибійний двигун; 3 - бурильна труба; 4- бурильний замок;5 - лебідка; 6 - двигун лебідки і ротора; 7 - вертлюг; 8 - талевий канат; 9 - талевий блок; 10 - гак;11 - буровий шланг; 12 - ведуча труба; 13 - ротор; 14 - вежа; 15 - жолоба; 16 - обв’язка насоса;19 - приймальний резервуар